斜坡道開(kāi)拓與斜坡道全面采礦方法分析

代生偉

（中鋁國(guó)際工程股份有限公司昆明分公司，云南 昆明 650000）

為有效安全的開(kāi)采埋藏淺的中厚上層傾斜礦體，參照礦山實(shí)際情況，改進(jìn)開(kāi)拓方法和采礦方法，使用斜坡道開(kāi)拓以及斜坡道全面采礦法，從而提高生產(chǎn)能力，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)礦山持續(xù)生產(chǎn)。

1 分析礦山地形和采礦條件

此礦山是在東西長(zhǎng)18km、南北長(zhǎng)22km的巖溶平原，標(biāo)高大約為12m±3m，礦山的西北方向已被600m的中低丘陵圍繞，礦山地處低洼，當(dāng)有暴雨來(lái)襲時(shí)，地面水分會(huì)滲透進(jìn)礦區(qū)中。礦區(qū)地層是泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組，按照巖性特征可把礦區(qū)巖性分為兩種，即上段灰?guī)r和下段白云巖，白云巖屬于含礦層，厚度為200m左右，地表是第四系覆蓋。礦床成因種類(lèi)隸屬于噴流沉積型礦床，按照構(gòu)造可把礦石分為浸染狀礦石和塊狀礦石。礦體底板和頂板均是白云巖，頂板巖石通常是破碎樁，同時(shí)底板巖溶洞穴發(fā)育，井巷圍巖穩(wěn)定性差。礦區(qū)水文地質(zhì)復(fù)雜，受老窿積水和底板溶洞因素影響，為頂?shù)装宄渌畮r溶裂縫充水礦床。礦區(qū)的地下水埋藏深度較淺，由于疏忽排水會(huì)有環(huán)境地質(zhì)的問(wèn)題出現(xiàn)，礦區(qū)環(huán)境和地質(zhì)條件均比較復(fù)雜。

2 礦山現(xiàn)狀

此礦山在上世紀(jì)五十年代在北部開(kāi)采鐵礦，后由于涌水量增加，導(dǎo)致產(chǎn)量逐漸降低最后停工。在上世紀(jì)九十年代，不斷嘗試安全采礦方法，后來(lái)礦體不斷延伸，便選用小豎井和小斜井的全面采礦法和開(kāi)拓法開(kāi)采。在2010年某公司開(kāi)始規(guī)劃此礦山，加大開(kāi)發(fā)力度，全面改造礦山采礦和開(kāi)拓，保證采礦能力符合標(biāo)準(zhǔn)[1]。因小斜井和小豎井開(kāi)拓難度大，采出礦點(diǎn)多，工藝復(fù)雜，同時(shí)建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，因此按照礦山特征和現(xiàn)狀改進(jìn)開(kāi)拓方法和采礦方法，使用斜坡道開(kāi)拓法和斜坡道全面采礦法。

3 斜坡道開(kāi)拓策略

此地區(qū)處在群山環(huán)繞的凹地區(qū)域，四周均是良田耕地。按照礦床特征、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及礦石賦存特點(diǎn)，初步考慮三個(gè)地下開(kāi)采方案：即礦山斜坡道開(kāi)拓、斜井開(kāi)拓和豎井開(kāi)拓方案，最后結(jié)合礦山現(xiàn)狀和經(jīng)濟(jì)對(duì)比選擇把斜坡道開(kāi)拓作為最佳方案。礦區(qū)順著東北方向背斜兩翼分別布置一條直線坡道，地勘線0號(hào)線～地勘線11號(hào)線作為斜坡道的北口設(shè)置，東翼斜坡道作為斜坡道南口。斜坡道長(zhǎng)度49889m，支線至各水平采場(chǎng)工作面斜坡道長(zhǎng)度為88088m，斜坡道總長(zhǎng)為108393m，南、北口高程分別為+28m和+30m，第一標(biāo)段斜坡道坡度根據(jù)礦石標(biāo)高確定，由該段兩端的勘探線控制的礦體底板決定，最大坡度為19.8%，最小坡度為0.95%。地下最低處坡道高程-39m，與北口高相差68m，用于1礦體、3礦體的開(kāi)發(fā)。1號(hào)礦體的平均厚度大約在5.71m，資源量是礦山資源量的四分之一，三號(hào)礦體平均厚度大約在2.69m，資源量是礦山資源量的百分之九[2]。

圖1 礦山斜坡道

西翼斜坡道把地質(zhì)勘探線的九號(hào)線設(shè)置為斜坡道南側(cè)入口，將地質(zhì)勘查線十九號(hào)線作為主斜坡道入口，總長(zhǎng)度大約為493m，由坑內(nèi)到各支斜坡道長(zhǎng)度為776.57m，總長(zhǎng)度為12899m。南、北口高程分別為+42m和+25m，坡道與東翼斜坡道坡度相同，這取決于兩端探線下方礦體底部標(biāo)高。標(biāo)段邊坡是由礦體兩端底板高程決定，標(biāo)段最大坡度斜率為19%，最小坡度斜率為1.1%，坡道最低地下段為-19m，南進(jìn)、出口高差為62m，此斜坡道用于2礦體、5礦體開(kāi)發(fā)。2號(hào)礦體的平均厚度大約在5.10m，資源量是礦山資源量的53%，三號(hào)礦體平均厚度大約在2.79m，資源量是礦山資源量的百分之十二[3]。

東翼斜坡道和西翼斜坡道能夠開(kāi)拓礦山的資源量是總資源量的97%以上，符合礦山開(kāi)采的目的和標(biāo)準(zhǔn)。布置斜坡道在被開(kāi)拓礦體寬度的中間位置，同時(shí)要緊貼底板，在斜坡挖掘時(shí)，礦石不僅有著探礦作用，同時(shí)為采礦構(gòu)成工作面，為開(kāi)采提供條件。

東西兩翼斜道橫截面30m2，在一側(cè)設(shè)置東西兩側(cè)匝道為35m2，一側(cè)為人行道，另一側(cè)為電、風(fēng)、各種水管。寬度為2m，設(shè)置簡(jiǎn)易溝，溝寬為250cm無(wú)軌運(yùn)輸設(shè)備溝寬大于3m，轉(zhuǎn)彎半徑大于10m，應(yīng)把此側(cè)簡(jiǎn)易溝寬度設(shè)為280mm左右。為減少車(chē)輛顛簸，變坡點(diǎn)連接曲線采用光滑豎曲線，轉(zhuǎn)彎半徑要超出10m以上。主坡道采用碎石鋪砌，保證路面厚度高達(dá)360mm，路基采用小于160mm的碎石。上層鋪碎石，碎石粒徑小于55mm，厚140mm。每層用1.5m3的柴油液壓挖掘機(jī)壓實(shí)，同時(shí)需要定期進(jìn)行維護(hù)和維修。過(guò)往車(chē)輛不設(shè)專(zhuān)用車(chē)道，由礦區(qū)主斜坡道與運(yùn)輸?shù)缆方徊婵趯?shí)施。主坡支護(hù)采用100mm厚的噴射混凝土支護(hù)。如果頂板圍巖性能變差，可采用50mm噴射混凝土或錨桿支護(hù)，錨桿的選擇應(yīng)以2m為基礎(chǔ)[4]。

4 斜坡道全面采礦法

礦山運(yùn)輸車(chē)使用的是載重為3t的自卸卡車(chē)，鏟裝設(shè)備采用斗容1.5m3的柴油液壓挖掘機(jī)。為讓這些無(wú)軌設(shè)備的能力得到發(fā)揮和利用，采礦方法要選用改進(jìn)后的斜坡道全面采礦法。

圖2 礦塊切割

采場(chǎng)沿礦體方向排列，以坡道做為軸線，順著礦體走向布置。首先是采場(chǎng)結(jié)構(gòu)。采場(chǎng)長(zhǎng)度為礦體走向長(zhǎng)度（水平長(zhǎng)度通常在100m），高度是下斜坡道至上斜坡，垂直高度一般為28m，厚度是礦體厚度。采場(chǎng)內(nèi)按照上盤(pán)巖石穩(wěn)定性和礦石品位留出礦柱，直徑約2.5m、間距約為11m±3m的不規(guī)則礦柱，不留上下礦柱，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行膠結(jié)充填；其次是采割工程。主要是開(kāi)拓運(yùn)輸?shù)缆?，順著礦體兩端沿礦脈走向開(kāi)挖，并與上方開(kāi)拓的坡道相連，完成礦段開(kāi)采工作。起點(diǎn)為礦段兩端斜坡，沿礦脈斜坡向上開(kāi)挖。裝礦路線斜長(zhǎng)79m，間距約14m，裝礦路線在頂部向上開(kāi)挖，并與兩端支護(hù)坡道連接，完成礦塊的切割（見(jiàn)圖2）。當(dāng)支護(hù)坡道和裝車(chē)便道寬度大于5m時(shí)，厚度是礦體的主要厚度，高是礦體的厚度。

然后是采場(chǎng)出礦。采場(chǎng)使用的是裝載容量為1m3的柴油液壓挖掘機(jī)，采礦設(shè)備是4t的自卸卡車(chē)。挖掘機(jī)先在裝礦的路上挖礦，然后裝進(jìn)停在主坡道上的自卸卡車(chē)中。礦房爆破后，在爆破力的作用下，大部分礦石將沿邊坡滑向裝礦進(jìn)口方向。少量礦石通過(guò)挖掘機(jī)由支護(hù)坡道運(yùn)至挖掘機(jī)運(yùn)然后送采場(chǎng)裝車(chē)；最后是采場(chǎng)通風(fēng)。新風(fēng)從坡道北側(cè)入口，從采場(chǎng)下方的主斜面進(jìn)入采場(chǎng)工作面，通過(guò)斜坡道一端的局部通風(fēng)機(jī)至工作面，然后傳至主斜道上串聯(lián)布置的輔助風(fēng)機(jī)上，從坡道另一端的局部通風(fēng)機(jī)抽出廢氣至采場(chǎng)上方的主斜面回風(fēng)并排放到地面。

收集礦山近幾年來(lái)生產(chǎn)資料可知，斜坡開(kāi)拓和斜坡道全面采礦法的優(yōu)勢(shì)有：第一，使用巖脈斜坡道開(kāi)拓法，不但能夠完成開(kāi)拓系統(tǒng)同時(shí)能夠讓開(kāi)拓的礦山量達(dá)到總資源量的90%。由于創(chuàng)建時(shí)間短，挖掘的礦量復(fù)產(chǎn)多，甚至可以做到同時(shí)挖掘和采取，讓企業(yè)可以提前進(jìn)行投產(chǎn)。第二，斜坡道開(kāi)拓技術(shù)簡(jiǎn)單，有利于提高礦山的生產(chǎn)。斜坡道均會(huì)設(shè)置兩個(gè)出入口，這有利于礦山的通風(fēng)運(yùn)輸，排水等，對(duì)于礦山的高效生產(chǎn)有著重要的作用。第三，因使用斜坡道開(kāi)拓，在生產(chǎn)季節(jié)結(jié)束和啟動(dòng)時(shí)安裝相關(guān)設(shè)備均會(huì)使用斜坡道，讓汽車(chē)運(yùn)輸縮短安裝時(shí)間以及撤遷時(shí)間，提高了礦山的年產(chǎn)量以及經(jīng)濟(jì)效益。第四，使用斜坡道的全面采礦法，主斜坡道和分斜坡道均使用采準(zhǔn)切割工程完成，把無(wú)軌運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)用到采礦中，能夠保證統(tǒng)一采裝設(shè)備和礦山開(kāi)拓設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一礦山開(kāi)拓和生產(chǎn)。采空區(qū)域每年會(huì)有半年的時(shí)間要被洪水淹沒(méi)，因此在水力拖浮以及充填下，會(huì)讓圍巖變化破壞變小，巖石應(yīng)力也要重新分布，但若是礦柱被破壞，則會(huì)導(dǎo)致大面積的地災(zāi)。因此在礦山生產(chǎn)中，不但需要合理開(kāi)采，加強(qiáng)監(jiān)控巖層，同時(shí)要充填采空區(qū)。合理布置礦柱的位置，比如礦柱間的間距以及尺寸。若是頂板圍巖的穩(wěn)定性能差，則需要使用噴錨技術(shù)來(lái)加固圍巖。全面使用寫(xiě)批到采礦法，可以把無(wú)軌運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)用在采場(chǎng)中，確保統(tǒng)一采裝設(shè)備和礦山開(kāi)拓。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，分析和探究某礦山斜坡道全面采礦和開(kāi)拓技術(shù)，從而保證礦山安全。同時(shí)在開(kāi)拓斜坡道時(shí)要選用便于坡道汽車(chē)運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備，這樣可以減少啟動(dòng)安裝時(shí)間，可以提高礦山采礦效率以及質(zhì)量。運(yùn)用斜坡道采礦法，可以統(tǒng)一采裝設(shè)備和礦山開(kāi)拓，有效結(jié)合礦山設(shè)備和開(kāi)拓。因此在礦山生產(chǎn)中，要使用膠結(jié)填充采礦區(qū)，若是頂板圍巖穩(wěn)定性改變，則可使用其他設(shè)備加固。